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2025年大学《声学》专业题库——声学声学声波调制：声波调制与解调技术研究

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每题3分，共15分）

1.在声波调制过程中，主要目的是（）。

A.改变声波的传播方向

B.提高声波的传播距离

C.将信息加载到载波声波上以便传输

D.降低声波的能耗

2.对于幅度调制（AM）信号，其带宽是载波频率的两倍。（）

A.当调制信号为单频正弦波时，此说法正确

B.当调制信号为复杂信号时，此说法正确

C.此说法始终正确

D.此说法始终错误

3.频率调制（FM）信号的抗噪声性能通常优于幅度调制（AM）信号的主要原因是（）。

A.FM信号功率更高

B.FM信号带宽更宽，噪声影响相对较小

C.FM信号的频率稳定度更好

D.FM信号只包含高频分量

4.下列哪种解调方式适用于解调频率调制（FM）信号？（）

A.包络检波器

B.相位鉴相器

C.幅度鉴幅器

D.低通滤波器

5.在声学应用中，水下声通信常采用频率调制（FM）的主要原因是（）。

A.水下环境噪声以低频为主

B.FM信号在水中传播损耗较小

C.水的介质特性更适合频率变化

D.FM调制设备在水下更易于实现

二、填空题（每空2分，共20分）

6.调制指数是衡量调制程度的参数，对于频率调制（FM），它定义为瞬时频偏与__________的比值。

7.在模拟双边带幅度调制（DSB-AM）信号中，如果调制信号带宽为B，载波频率为fc，则该信号的理论带宽为__________。

8.产生单边带调制（SSB）信号的一种常用方法是__________法。

9.解调的本质是从已调制的信号中恢复出__________的过程。

10.声波解调系统中的信噪比改善通常是指输出信噪比相对于输入__________信噪比的提升。

三、简答题（每题5分，共15分）

11.简述幅度调制（AM）信号产生的基本原理。

12.简要比较频率调制（FM）和相位调制（PM）的主要区别。

13.在声波调制解调系统中，什么是“带外辐射”？其产生原因是什么？

四、计算分析题（每题10分，共20分）

14.设一单频正弦调制信号m(t)=Amcos(2πfmt)，载波信号c(t)=Accos(2πfct)，其中f_m=5kHz，f_c=500kHz，A_m=1V，A_c=10V。求：

(1)该信号为标准AM信号时的调制指数；

(2)对应的AM信号带宽。

15.一频率调制（FM）系统，其最大频偏Δf=75kHz，调制信号频率f_m=10kHz。求：

(1)当调制信号为单频正弦波时的调频指数k_f；

(2)若调制信号带宽根据卡森公式估算，估算该FM信号的带宽（假设调制信号带宽为调制频率的8倍）。

五、论述题（10分）

16.论述声波调制解调技术在超声成像中的应用原理及其面临的挑战。

试卷答案

一、选择题

1.C

2.A

3.B

4.B

5.C

二、填空题

6.标称频率

7.2B

8.希尔伯特变换

9.调制信号（或原始信息）

10.调制（或输入信号）

三、简答题

11.解析：幅度调制（AM）是通过用调制信号控制载波信号的幅度，使载波信号的幅度随调制信号的瞬时值变化的过程。通常通过一个非线性器件（如二极管）和载波、调制信号叠加实现，或者通过乘法器将调制信号与载波相乘，再通过一个非线性放大器（如三极管）实现幅度控制。

12.解析：频率调制（FM）是使载波信号的瞬时频率随调制信号的瞬时值变化，而幅度基本保持不变的过程；相位调制（PM）是使载波信号的瞬时相位随调制信号的瞬时值变化，而幅度基本保持不变的过程。两者的主要区别在于：对调制信号变化响应的是频率（FM）还是相位（PM），且FM和PM之间存在数学上的线性变换关系，即dφ/dt=k_f*m(t)，其中φ是瞬时相位。

13.解析：带外辐射是指在调制解调过程中，除了目标信号所在的频带之外，系统还会产生能量分布在其他频率区域的现象。产生原因主要包括：调制器本身的不完善（如非线性失真导致谐波和互调产物）、滤波不理想（导致信号频谱展宽或旁瓣能量增加）、解调过程中引入的噪声等。

四、计算分析题

14.解析：

(1)AM调制指数μ=A_m/A_c=1/10=0.1。

(2)对于标准AM信号（μ≤1）